JPH0712607A - 電磁流量計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、流体の静止を伴う零点調整を行わ
ずに誘導ノイズによる測定誤差を除去し、測定精度を向
上させることを目的とする。 【構成】 流体が流れる測定管、この測定管の内壁に対
向配置された複数の電極、及び前記測定管内に該管軸方
向に磁束を与える励磁コイルを備えた電磁流量計におい
て、少なくとも２値の異なる励磁周期からなる方形波電
流を励磁コイル（２）に供給する励磁手段（１２，１
７）と、この励磁手段の各励磁周期に個別に対応して電
極（３）で起電力を生じたとき、当該各起電力に個別に
対応する流量信号に基づいて、励磁周期を無限大とする
ときの流量値信号を外挿する流量値演算手段（１７）
と、この流量値演算手段により外挿された流量値信号を
出力する流量値出力手段（１８）とを設けた電磁流量
計。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、導電性流体の流量を測
定する電磁流量計に係わり、特に流体の静止を伴う零点
調整を行わずに誘導ノイズによる測定誤差を除去し、測
定精度を向上し得る電磁流量計に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、例えばパルプ液などのスラリー
流体の流量を測定する分野では、測定管内に流体に対す
る障害物がなく、また、管内の流速分布に影響されずに
高精度な測定が可能な電磁流量計が広く用いられてい
る。

【０００３】このような電磁流量計は、管内を流れる流
体に垂直に磁界を印加し、電磁誘導により生じる起電力
を管内の電極から検出して流量値に変換するもので、起
電力から流量値への変換が極めて容易であるため、変換
器を簡易な構成により実現可能であるといった利点をも
っている。

【０００４】図１０はこの種の電磁流量計の詳細を示す
構成図である。この電磁流量計は、流体が流れる測定管
１、この測定管１に管軸方向に垂直に磁束を与える励磁
コイル２及びこの磁束の方向に対して垂直に測定管内壁
に対向配置された２つの電極３からなる検出器４を有
し、該検出器４が変換器５に接続されている。

【０００５】また、変換器５は、励磁コイル２に接続さ
れた互いに異なる極性の２つの定電流源６ａ，６ｂとそ
の切換スイッチ７とからなる励磁回路８、電極３で発生
した起電力を増幅する前置増幅器９及び前置増幅器９に
より増幅された流量信号を処理して出力する演算器１０
から構成されている。

【０００６】２つの定電流源６ａ，６ｂは切換スイッチ
７によって一定周期の交番の定電流（以下、方形波電流
という）を励磁コイル２に供給し、励磁コイル２はこの
励磁電流に比例して交番の磁束を測定管１内に与える。
測定管１内の電極３では、磁束密度と流体の平均速度に
比例した起電力を生じ、該起電力は変換器５により流量
値に変換される。なお、この電極３の起電力は、励磁コ
イル２から受ける磁束が安定状態になると、磁束変化に
よる誘導ノイズが除去される。

【０００７】また、電極３にはスラリー流体との電気化
学的な作用により直流的な分極電圧が発生するが、前述
した交番磁束の採用により、この分極電圧に伴って流量
信号に生じるノイズを除去している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
ような電磁流量計では、スラリー流体に含まれる固形物
の影響により、電極３に発生する分極電圧がゆらぎをも
って低周波のスラリーノイズが大量に流量信号に含まれ
る問題がある。

【０００９】また、スラリーノイズはノイズ周波数が低
くなるほどノイズレベルが高くなる１／Ｆ特性を有し、
励磁周波数が低いほどＳ／Ｎ比が悪くなる。従って、ス
ラリーノイズや誘導ノイズを除去するためには、励磁周
波数又は磁束密度を高める必要がある。

【００１０】一方、磁束密度を高めるために励磁回路８
の電源電圧・電流を高くすると、検出器４や変換器５の
大形化、応答性の悪化、発熱の増大化及びスラリーノイ
ズに対する耐性の劣化によって信頼性を低下させる問題
がある。

【００１１】また、仮に信頼性を犠牲にしても、磁束切
換時に、検出器４内の金属部品や流体に渦電流が流れる
ため、磁束の高速変化が妨げられて励磁周波数を高める
ことが困難であるという問題がある。

【００１２】よって、従来は、方形波励磁方式であって
も、磁束切換時の磁束変化による誘導ノイズが流量信号
に重畳された状態で使用運転されている。なお、この誘
導ノイズは流体の導電率や電極表面の付着物及び検出器
４に加わる外力によって変化し、且つ流量信号に対して
同相であるので、その誘導ノイズを除去して真の流量信
号を得るためには、据付時や定期点検時に流体を静止さ
せて零点調整する必要がある。

【００１３】しかし、常時使用が要求されて流体を静止
させることが困難な用途では、零点調整の頻度が少ない
ことから測定精度を劣化させる問題がある。また、仮に
零点調整を行ったとしても、流体の導電率変化に伴う零
点変動は避け難いため、測定精度の向上には限界があ
る。

【００１４】本発明は上記実情を考慮してなされたもの
で、流体の静止を伴う零点調整を行わずに誘導ノイズに
よる測定誤差を除去し、測定精度を向上し得る電磁流量
計を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】請求項１に対応する発明
は、流体が流れる測定管、この測定管の内壁に対向配置
された複数の電極、及び前記測定管内に該管軸方向に磁
束を与える励磁コイルを備えた電磁流量計において、少
なくとも２値の異なる励磁周期からなる方形波電流を前
記励磁コイルに供給する励磁手段と、この励磁手段の各
励磁周期に個別に対応して前記電極で起電力を生じたと
き、当該各起電力に個別に対応する流量信号に基づい
て、前記励磁周期を無限大とするときの流量値信号を外
挿する流量値演算手段と、この流量値演算手段により外
挿された流量値信号を出力する流量値出力手段とを設け
た電磁流量計である。

【００１６】また、請求項２に対応する発明は、流体が
流れる測定管、この測定管の内壁に対向配置された複数
の電極、及び前記測定管内に該管軸方向に磁束を与える
励磁コイルを備えた電磁流量計において、第１の周波数
ｆH 及び第２の周波数ｆL を選択的にとる方形波電流を
前記励磁コイルに供給する励磁手段と、この励磁手段の
第１の周波数ｆH に対応して前記電極を介して第１の流
量信号ＳH が検出され、且つ、前記第２の周波数ｆL に
対応して前記電極を介して第２の流量信号ＳLが検出さ
れたとき、前記第１及び第２の流量信号ＳH ，ＳL に基
づいて、下記式の計算結果Ｖを計算する流量値計算手段
と、この流量値計算手段により計算されたＶを流量信号
として出力する流量値出力手段とを設けた電磁流量計で
ある。Ｖ＝（ＳL ・ｆH −ＳH ・ｆL ）／（ｆH −ｆL
）。

【００１７】さらに、請求項３に対応する発明は、流体
が流れる測定管、この測定管の内壁に対向配置された複
数の電極、及び前記測定管内に該管軸方向に磁束を与え
る励磁コイルを備えた電磁流量計において、少なくとも
２値の異なる励磁周期からなる方形波電流を前記励磁コ
イルに供給する励磁手段と、この励磁手段の各励磁周期
に個別に対応して前記電極で起電力を生じたとき、該各
起電力に個別に対応して流量信号を作成する流量信号作
成手段と、前記電極で起電力を生じたとき、前記励磁コ
イルに供給される方形波電流に基づいて、所定の立上り
時間における前記励磁コイルの励磁電流を検出する励磁
電流検出手段と、この励磁電流検出手段により検出され
た励磁電流及び所定の基準値に基づいて、前記立上り時
間における前記励磁電流が当該基準値に達したか否かを
判定し、前記励磁電流が当該基準値に達したとき、前記
流量信号作成手段により作成された各流量信号に基づい
て前記励磁周期を無限大とするときの流量値信号を前記
励磁周期の１次関数で外挿し、前記励磁電流が当該基準
値に達しないとき、前記各流量信号に基づいて前記流量
値信号を前記励磁周期の２次関数で外挿する流量値選択
演算手段と、この流量値選択演算手段により外挿された
流量値信号を出力する流量値出力手段とを設けた電磁流
量計である。

【００１８】

【作用】従って、請求項１に対応する発明は以上のよう
な手段を講じたことにより、励磁手段では、少なくとも
２値の異なる励磁周期からなる方形波電流を励磁コイル
に供給し、流量値演算手段では、この励磁手段の各励磁
周期に個別に対応して電極で起電力を生じたとき、当該
各起電力に個別に対応する流量信号に基づいて、励磁周
期を無限大とするときの流量値信号を外挿し、流量値出
力手段では、流量値演算手段により外挿された流量値信
号を出力するので、流体の静止を伴う零点調整を行わず
に誘導ノイズによる測定誤差を除去し、測定精度を向上
させることができる。

【００１９】また、請求項２に対応する発明は、励磁手
段では、第１の周波数ｆH 及び第２の周波数ｆL を選択
的にとる方形波電流を励磁コイルに供給し、流量値計算
手段では、この励磁手段の第１の周波数ｆH に対応して
電極を介して第１の流量信号ＳH が検出され、且つ、第
２の周波数ｆL に対応して電極を介して第２の流量信号
ＳL が検出されたとき、第１及び第２の流量信号ＳH ，
ＳL に基づいて、Ｖ＝（ＳL ・ｆH −ＳH ・ｆL ）／
（ｆH −ｆL ）の計算結果Ｖを計算し、流量値出力手段
では、この流量値計算手段により計算されたＶを流量信
号として出力するので、請求項１の作用に加え、周波数
を２値しか用いないことから簡易な構成で実現させるこ
とができる。

【００２０】さらに、請求項３に対応する発明は、励磁
手段では、少なくとも２値の異なる励磁周期からなる方
形波電流を励磁コイルに供給し、流量信号作成手段で
は、この励磁手段の各励磁周期に個別に対応して電極で
起電力を生じたとき、該各起電力に個別に対応して流量
信号を作成し、励磁電流検出手段では、電極で起電力を
生じたとき、励磁コイルに供給される方形波電流に基づ
いて、所定の立上り時間における励磁コイルの励磁電流
を検出し、流量値選択演算手段では、励磁電流検出手段
により検出された立上り時間及び所定の基準値に基づい
て、立上り時間における励磁電流が基準値に達したか否
かを判定し、励磁電流が当該基準値に達したとき、流量
信号作成手段により作成された各流量信号に基づいて励
磁周期を無限大とするときの流量値信号を励磁周期の１
次関数で外挿し、励磁電流が当該基準値に達しないと
き、各流量信号に基づいて流量値信号を励磁周期の２次
関数で外挿し、流量値出力手段では、この流量値選択演
算手段により外挿された流量値信号を出力するので、請
求項１の作用に加え、外挿精度を向上させることから、
より一層測定精度を向上させることができる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図１は本発明の第１の実施例に係る電磁流
量計の詳細を示す構成図であり、図１０と同一部分につ
いては同一符号を付してその詳しい説明は省略し、ここ
では異なる部分についてのみ述べる。

【００２２】すなわち、本発明は、図１０に示す装置の
変換器５に代えて、任意の複数の励磁周期で励磁コイル
２を励磁すると共に、電極３から得られる起電力を任意
のタイミングで抽出してデータ処理可能とする制御機能
付変換器１１を設けた構成となっている。なお、検出器
４は従来と同一構成である。

【００２３】ここで、制御機能付変換器１１は、励磁回
路１２、前置増幅器１３、サンプリングスイッチ１４、
コンデンサ１５、Ａ／Ｄ変換器１６、流量値演算手段と
しての信号処理タイミング制御回路１７及び流量値出力
手段としての出力回路１８を備えている。

【００２４】励磁回路１２は、互いに異なる極性の定電
流源１２ａ，１２ｂと、各定電流源１２ａ，１２ｂのう
ちのいずれかを励磁コイル２に接続する励磁切換スイッ
チ１２ｃとを有し、励磁切換スイッチ１２ｃが信号処理
タイミング制御回路１７から受ける励磁切換信号に基づ
いて切換制御されることにより、任意の複数の励磁周期
で励磁コイル２を励磁する機能をもっている。なお、励
磁回路１２及び信号処理タイミング制御回路１７の一機
能は励磁手段を構成している。

【００２５】前置増幅器１３は電極３の起電力を増幅
し、該増幅信号をサンプリングスイッチ１４に送出する
ものである。サンプリングスイッチ１４は、その後段に
接続されたコンデンサ１５と共にサンプルホールド回路
を構成し、該スイッチ１４が信号処理タイミング制御回
路１７から受けるタイミング信号に基づいて切換制御さ
れることにより、前置増幅器１３の出力を任意のタイミ
ングで抽出してＡ／Ｄ変換器１６に送出する機能をもっ
ている。

【００２６】Ａ／Ｄ変換器１６はサンプルホールド回路
の出力をＡ／Ｄ変換し、該Ａ／Ｄ変換されたサンプリン
グ信号を信号処理タイミング制御回路１７に送出する機
能をもっている。

【００２７】信号処理タイミング制御回路１７は図示し
ないマイクロコンピュータを有し、所定の励磁周期で励
磁制御信号を励磁切換スイッチ１２ｃに送出して励磁回
路１２を制御し、且つ、所定のタイミングでタイミング
信号をサンプリングスイッチ１４に送出してサンプルホ
ールド回路を制御する機能をもっている。また、信号処
理タイミング制御回路１７は、Ａ／Ｄ変換器１６から受
けたサンプリング信号を演算処理し、該演算結果を出力
回路１８に送出する機能をもっている。

【００２８】出力回路１８は信号処理タイミング制御回
路１７から受ける演算結果を流量計出力として出力する
ものである。次に、以上のように構成された電磁流量計
の動作を図２のタイムチャートを用いて説明する。

【００２９】いま、流体が検出器４の測定管１内を一定
流量で流れているとする。変換器１１の信号処理タイミ
ング制御回路１７は、長周期及び短周期の励磁切換信号
を励磁回路１２の励磁切換スイッチ１２ｃに与え、励磁
回路１２は励磁切換信号に対応して長周期と短周期の方
形波電流を検出器４の励磁コイル２に与える。

【００３０】このとき、励磁コイル２がインダクタンス
をもち、定電流源１２ａ，１２ｂの出力電圧が有限であ
るため、励磁コイル２には、図２（ａ）に示すように極
性切換時から所定時間経過後に一定となるように励磁電
流が流れて図２（ｂ）に示すように磁束を生じる。

【００３１】この磁束は測定管内の流体に供給されて図
２（ｃ）に示すように起電力を電極に発生させる。な
お、該磁束は検出器内を流れる渦電流の影響により、励
磁電流より更に遅れて一定となる。

【００３２】また、磁束が安定する前には、前置増幅器
１３の２つの入力と各電極３と流体とから形成される導
体ループに直流ノイズと磁束変化により図２（ｄ）に示
すように誘導ノイズが発生し、該誘導ノイズが電極３の
起電力に重畳する。

【００３３】電極３の起電力は、前置増幅器１３により
増幅されて起電力増幅信号としてサンプリングスイッチ
１４に送出される。一方、信号処理タイミング制御回路
１７は、励磁切換信号の送出時から電極３の起電力が一
定となる所定の時間が経過すると、サンプリングスイッ
チ１４に図２（ｅ）に示すようにタイミング信号を送出
する。

【００３４】サンプリングスイッチ１４はこのタイミン
グ信号を受けると、各励磁周期における極性切換直前の
所定期間だけ閉状態となり、起電力増幅信号をコンデン
サ１５に充電させる。すなわち、長周期及び短周期の２
つの励磁周期において、それぞれ起電力増幅信号におけ
る正極性の安定領域と負極性の安定領域とを抽出する２
回のサンプリングが行われる。

【００３５】このように、サンプリングされた起電力増
幅信号は、Ａ／Ｄ変換器１６によりＡ／Ｄ変換されて図
２（ｆ）に示すように各励磁周期及びその極性毎にサン
プリング信号として信号処理タイミング制御回路１７に
送出される。

【００３６】信号処理タイミング制御回路１７は、長周
期及び短周期毎に正極性及び負極性のサンプリング信号
を受けると、図示しないマイクロコンピュータにより、
各周期毎に正極性から負極性を減算する一次処理を行
い、該一次処理結果として図２（ｇ）に示すように一次
処理流量信号を求める。

【００３７】なお、長周期及び短周期に対応する一次処
理流量信号は、一次処理により直流的な低い成分のノイ
ズが除去される一方、誘導ノイズＮｃが黒塗りで示すよ
うに含まれている。また、長短各周期に対応する一次処
理流量信号のうち、長周期に対応する一次処理流量信号
の方がサンプリングまでの磁束の一定時間が長いために
誘導ノイズＮｃが少ない。すなわち、誘導ノイズＮｃの
大きさは励磁周期に反比例し、励磁周波数に比例してい
る。

【００３８】次に、信号処理タイミング制御回路１７
は、これら長短周期の一次処理流量信号に基づいて、図
３に示すように直線近似による外挿を行い、励磁周期を
無限大とした流量値を得るために励磁周波数が零となる
ときの流量値信号を求め、該流量値信号を出力回路１８
に送出する。なお、流量値信号は励磁周波数を零として
誘導ノイズＮｃを除去した真の流量値を示している。

【００３９】出力回路１８はこの流量値信号を図示しな
い記録計等に出力する。上述したように第１の実施例に
おいては、一定流量の流体が測定管１内を流れる際に、
励磁回路１２により長周期及び短周期からなる方形波電
流を励磁コイル２に供給し、励磁回路１２の各励磁周期
に個別に対応して電極３で起電力を生じたとき、信号処
理タイミング制御回路１７により当該各起電力に個別に
対応する一次処理流量信号に基づいて励磁周期を無限大
とするときの流量値信号を外挿し、出力回路１８により
信号処理タイミング制御回路１７で得られた流量値信号
を出力する。

【００４０】このように、流量が一定であるときに、励
磁周波数に比例して誘導ノイズを含む２つの一時処理流
量信号から外挿を行い、通常は実現不可能な励磁周波数
が零のときの流量値信号を求めるようにしたので、流体
の静止を伴う零点調整を行わずに誘導ノイズＮｃによる
測定誤差を除去し、測定精度を向上させることができ
る。

【００４１】また、一次処理流量信号を求める際に、減
算により直流的な低い成分のノイズを除去したので、外
挿をＳ／Ｎ比の高い状態で行うことができる。さらに、
この外挿は直線近似を用いているので、誘導ノイズＮｃ
が一次処理流量信号に対して十分に小さい場合、極めて
有効に電極３の起電力から誘導ノイズＮｃを除去するこ
とができる。

【００４２】また、流体の導電率変化に伴う零点変動が
起きたとしても、流量が一定である限り、各一次処理流
量信号に基づいて誘導ノイズを除去できるので、流量測
定の信頼性向上を図ることができる。

【００４３】次に、本発明の第２の実施例に係る電磁流
量計について図面を参照して説明する。なお、本実施例
装置は、第１の実施例に対して一層の精度の向上を図る
ために信号処理タイミング制御回路１７により制御され
る励磁周期を３段階としたものであり、図１に示す装置
と同一の構成となっている。

【００４４】図４は励磁周期をＬ，Ｍ，Ｈの３段階にし
たときの各励磁周期と一次処理流量信号との関係を示す
図である。図示するように、この一次処理流量信号は励
磁周波数を高くするほど低下している。

【００４５】このような一次処理流量信号は、誘導ノイ
ズＮｃの位相が流量信号の位相に対して１８０°ずれて
いるときに生じ、第１の実施例とは異なり、誘導ノイズ
Ｎｃが含まれるにつれて信号レベルが低下している。

【００４６】信号処理タイミング制御回路１７は、これ
ら３つの一次処理流量信号に基づいて、前述した通りに
励磁周波数が零のときの流量値信号を外挿し、該流量値
信号を出力回路１８に送出する。

【００４７】出力回路１８はこの流量値信号を図示しな
い記録計等に出力する。上述したように第２の実施例に
よれば、励磁周期を３段階にしたため、より外挿を精度
良く行うことができ、第１の実施例の効果に加え、誘導
ノイズＮｃが大きくても流量測定を高精度に行うことが
できる。

【００４８】次に、本発明の第３の実施例に係る電磁流
量計について説明する。なお、本実施例装置は、第１の
実施例に対して信頼性の向上を図るために信号処理タイ
ミング制御回路１７により求められる一次処理流量信号
に統計処理を実行するものであり、図１に示す装置と同
一の構成となっている。

【００４９】いま、短周期に対応する一次処理流量信号
をＳH 、その励磁周波数をｆH とし、且つ長周期に対応
する一次処理流量信号をＳL 、その励磁周波数をｆL と
したとき、真の流量値をＶとし、励磁周波数に対応する
誘導ノイズの比例係数をＮｃとすると、次の（１）式及
び（２）式の関係が成立する。

【００５０】ＳH ＝Ｎｃ×ｆH ＋Ｖ …（１） ＳL ＝Ｎｃ×ｆL ＋Ｖ …（２） ここで、信号処理タイミング制御回路１７は、流量が一
定と見なせる期間の一次処理流量信号ＳH1，ＳH2，…，
及びＳL1，ＳL2，…，に基づいて、長周期に対応する一
次処理流量信号の平均値ＳHaと、短周期に対応する一次
処理流量信号の平均値ＳLaとを求める。

【００５１】また、信号処理タイミング制御回路１７
は、平均値ＳHa及びＳLaに基づいて、次の（３）式に示
すように（１）式及び（２）式を満足するＮｃを求め
る。なお、このＮｃは定期的に求められる。

【００５２】 Ｎｃ＝（ＳHa−ＳLa）／（ｆH −ｆL ） …（３） さらに、信号処理タイミング制御回路１７は、各周期に
おいて、Ｎｃと（１）式又は（２）式を用いて真の流量
値Ｖを示す流量値信号を求め、該流量値信号を出力回路
１８に送出する。

【００５３】以下、前述同様に出力回路１８は流量値信
号を図示しない記録計等に出力する。上述したように第
３の実施例によれば、信号処理タイミング制御回路１７
が、流量値Ｖを算出する前に、この算出に用いる一次処
理流量信号を平均化しているので、第１の実施例の効果
に加え、流量値Ｖの信頼性を向上させることができる。

【００５４】次に、本発明の第４の実施例に係る電磁流
量計について図面を用いて説明する。図５はこの電磁流
量計をアナログ回路で実現した場合の詳細を示す構成図
であり、図１と同一部分には同一符号を付してその詳し
い説明は省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べ
る。

【００５５】すなわち、本実施例装置は、図１に示す装
置のサンプルホールド回路、Ａ／Ｄ変換器１６、信号処
理タイミング制御回路１７、出力回路１８を省略し、代
りに前置増幅器１３の後段にアナログ回路を設けて制御
機能付変換器１９を実現した構成となっている。

【００５６】このアナログ回路では、前置増幅器１３の
出力端子が夫々スイッチ２０Ｌ，２０Ｈとコンデンサ２
１Ｌ，２１Ｈとからなる２つのサンプルホールド回路に
接続され、各サンプルホールド回路の出力部が個別に差
動増幅器２２の非反転入力端子及び反転入力端子に接続
されている。

【００５７】差動増幅器２２は出力端子が夫々スイッチ
２３Ｈ，２３Ｌとコンデンサ２４Ｈ，２４Ｌとからなる
２つのサンプルホールド回路を個別に介して第１及び第
２のバッファアンプ２５，２６に接続されている。第１
のバッファアンプ２５は出力端子が抵抗ｒａ及び抵抗ｒ
ｂを介して出力回路２７に接続されている。また、抵抗
ｒａと抵抗ｒｂとの間には演算増幅器２８の反転入力端
子が接続され、該演算増幅器の出力端子が抵抗ｒｂと出
力回路２７との間に接続されている。

【００５８】一方、第２のバッファアンプ２６は出力端
子が抵抗ｒｃ及びｒｄを介してアースに接続されてい
る。また、抵抗ｒｃ及び抵抗ｒｄの間には演算増幅器２
８の非反転入力端子が接続されている。なお、演算増幅
器２８及び抵抗ｒａ，ｒｂ，ｒｃ，ｒｄは流量値計算手
段を構成している。

【００５９】さらに、これらスイッチ２０Ｌ，２０Ｈ，
２３Ｈ，２３Ｌ及び励磁回路１２の励磁切換スイッチ１
２ｃにはタイミング発生回路２９が接続されている。タ
イミング発生回路２９は図６のタイムチャートに示すタ
イミングにより各スイッチ２０Ｌ，２０Ｈ，２３Ｈ，２
３Ｌ及び１２ｃを制御する機能をもっている。なお、タ
イミング発生回路２９の一機能及び励磁回路１２は励磁
手段を構成している。

【００６０】次に、このような電磁流量計の動作を図６
のタイムチャートを用いて説明する。いま、一定流量で
測定管１内に流体が流れているとする。

【００６１】前述した通りに図６（ｃ）に示すように長
短各励磁周期に対応する起電力が電極に発生し、該起電
力が前置増幅器１３に増幅されてスイッチ２０Ｌ，２０
Ｈに送出される。

【００６２】スイッチ２０Ｌは、タイミング発生回路に
より、図６（ｈ）に示すように正極性の起電力における
極性切換直前の安定領域で閉状態とされる。同様にスイ
ッチ２０Ｈは図６（ｉ）に示すように負極性の起電力に
おける極性切換直前の安定領域で閉状態とされる。

【００６３】すなわち、スイッチ２０Ｌによりサンプリ
ングされた正極性の起電力増幅信号が差動増幅器２２の
非反転入力端子に入力され、且つスイッチ２０Ｈにより
サンプリングされた負極性の起電力増幅信号が差動増幅
器２２の反転入力端子に入力される。

【００６４】これにより、差動増幅器２２は、各励磁周
期毎に正極性の起電力増幅信号から負極性の起電力増幅
信号を減算することから、図６（ｊ）に示すように、長
周期完了後に一次処理流量信号ＳL を、また、短周期完
了後に一次処理流量信号ＳHを夫々スイッチ２３Ｈ，２
３Ｌに送出する。

【００６５】スイッチ２３Ｈは、タイミング発生回路２
９により、図６（ｋ）に示すように短周期完了後の所定
時間だけ閉状態とされ、一次処理流量信号ＳH を第１の
バッファアンプ２５及び抵抗ｒａを介して演算増幅器２
８の反転入力端子に送出する。同様にスイッチ２３Ｌ
は、図６（ｌ）に示すように長周期完了後の所定時間だ
け閉状態とされ、一次処理流量信号ＳL を第２のバッフ
ァアンプ２６及び抵抗ｒｃを介して演算増幅器２８の非
反転入力端子に送出する。このとき、演算増幅器２８の
出力Ｓｏは次の（４）式により示される。

【００６６】

【数１】

【００６７】ここで、ＳL の係数をｋ１とし、ＳH の係
数をｋ２とすると、（４）式は次の（５）式のように表
される。 Ｓｏ＝ｋ１・ＳL −ｋ２・ＳH …（５） 一方、（１）式及び（２）式は真の流量値Ｖについて解
くと、次の（６）式になる。

【００６８】 Ｖ＝（ＳL ・ｆH −ＳH ・ｆL ）／（ｆH −ｆL ） …（６） なお、ｒａからｒｄはｋ１＝ｆH ／（ｆH −ｆL ）、ｋ
２＝ｆL ／（ｆH −ｆL ）となるように選択されてい
る。

【００６９】従って、演算増幅器２８は、図６（ｍ）の
ように真の流量値Ｖを示す流量値信号を出力回路２７に
送出する。以下、出力回路２７は流量値信号を図示しな
い記録計に出力する。

【００７０】上述したように第４の実施例によれば、図
１に示す装置をアナログ回路により実現したので、図１
に示す装置の効果に加え、高速に信号処理を行うことが
でき、もって、流量測定を高速化することができる。

【００７１】次に、本発明の第５の実施例に係る電磁流
量計について説明する。なお、本実施例装置は、図１に
示す装置に対し、外挿の方式を変えたものであり、具体
的には、信号処理タイミング回路１７が長周期及び短周
期の一次処理流量信号に基づいて図７に示すように放物
線により外挿を行い、流量値信号を求めるものである。

【００７２】いま、励磁回路１２が励磁コイル２を励磁
し、検出器４の構造体や流体に渦電流が流れて同期誘導
ノイズが発生したとする。このとき、渦電流が励磁周波
数の自乗に比例することから、理論上、誘導ノイズは励
磁周波数の自乗に比例することになる。なお、誘導ノイ
ズが多く発生するほど、誘導ノイズを含む一次処理流量
信号は励磁周波数の自乗に比例することになる。

【００７３】よって、信号処理タイミング制御回路１７
は、このように誘導ノイズを含む一次処理流量信号を、
図７に示すように放物線による外挿を行って流量値信号
を求めることにより、流量測定の精度を向上させてい
る。

【００７４】以下、前述同様に、出力回路２７はこの流
量値信号を図示しない記録計に出力する。上述したよう
に第５の実施例によれば、誘導ノイズを含む一次処理流
量信号に対し、信号処理タイミング制御回路１７が放物
線による外挿を行って流量値信号を求めるようにしたの
で、第１の実施例の効果に加え、誘導ノイズが大量に発
生しているときに流量測定の精度を向上させることがで
きる。

【００７５】次に、本発明の第６の実施例に係る電磁流
量計について説明する。なお、本実施例装置は、第５の
実施例と同様にノイズが励磁周波数の自乗に比例すると
し、信号処理タイミング制御回路１７が第２の実施例に
述べた（１）式及び（２）式に代えて次の（１）′式及
び（２）′式を用いて外挿を行い、真の流量値Ｖを求め
るものである。

【００７６】ＳH ＝Ｎｃ×ｆH ² ＋Ｖ …（１）′ ＳL ＝Ｎｃ×ｆL ² ＋Ｖ …（２）′ ここで、前述同様に信号処理タイミング制御回路１７
は、流量が一定である期間の一次処理流量信号ＳH1，Ｓ
H2，…，及びＳL1，ＳL2，…，に基づいて、長周期に対
応する一次処理流量信号の平均値ＳHaと、短周期に対応
する一次処理流量信号の平均値ＳLaとを求め、これらＳ
Ha及びＳLaにより真の流量値Ｖを求める。

【００７７】以下、信号処理タイミング制御回路１７は
該流量値Ｖを出力回路１８に送出し、出力回路１８はこ
の流量値Ｖを図示しない記録計等に出力する。上述した
ように第６の実施例によれば、第５の実施例に比べ、信
号処理タイミング制御回路１７が放物線による外挿を一
次処理流量信号の平均値を用いて行うようにしたので、
第５の実施例の効果に加え、流量測定の信頼性向上を図
ることができる。

【００７８】次に、本発明の第７の実施例に係る電磁流
量計について図８及び図９を用いて説明する。図８はこ
の電磁流量計の詳細を示す構成図であり、図９はその動
作を示すタイムチャートであって、図１及び図２と同一
部分には同一符号を付してその詳しい説明は省略し、こ
こでは異なる部分についてのみ述べる。

【００７９】すなわち、本実施例装置は、流量信号に含
まれる誘導ノイズの大きさにより、直線近似による外挿
と放物線による外挿とを選択して測定精度の向上を図る
ものであって、具体的には、図１に示す装置に対し、励
磁回路１２内の励磁切換スイッチ１２ｃに抵抗３０が直
列接続されると共に、励磁切換スイッチ１２とは反対側
の該抵抗３０の端部に励磁電流検出線３１が接続され、
信号処理タイミング制御回路１７によりサンプルホール
ド回路のサンプリングスイッチ１４を励磁電流検出線３
１の自由端部３１ａに切換接続可能とした構成となって
いる。なお、このサンプリングスイッチ１４は前置増幅
器１３の出力端子にも切換接続可能となっている。

【００８０】いま、励磁回路１２が図９（ａ）に示すよ
うに励磁電流を流し、図９（ｃ）に示すように起電力が
電極３に生じているとする。前置増幅器１３はこの起電
力を増幅し、該起電力増幅信号をサンプリングスイッチ
１４に送出する。

【００８１】信号処理タイミング制御回路１７は、前述
した通りに図９（ｅ）に示すようにタイミング信号をサ
ンプリングスイッチ１４に送出して前置増幅器１３とＡ
／Ｄ変換器１６とを接続制御し、起電力増幅信号を極性
切換直前の安定領域時にサンプリングする。

【００８２】次に、信号処理タイミング制御回路１７
は、極性切換時になると、励磁回路１２の励磁切換スイ
ッチ１２ｃを制御して励磁電流極性を切換えるとと共
に、図９（ｎ）に示すようにサンプリングスイッチ１４
を励磁電流検出線３１に接続する。また、所定の立上り
時間Ｔｓが経過すると、信号処理タイミング制御回路１
７はサンプリングスイッチ１４と励磁電流検出線３１と
の接続を開放する。

【００８３】これにより、信号処理タイミング回路１７
は、図９（ｏ）に示すようにＡ／Ｄ変換器１６を介して
極性切換後の所定の立上り時間Ｔｓにおける励磁電流を
サンプリングし、励磁電流値を得る。

【００８４】しかる後、信号処理タイミング制御回路１
７は、この励磁電流値と所定の基準値とを比較すること
により所定の立上り時間Ｔｓ内に励磁電流が当該基準値
を越えるか否かを判定する。なお、立上り時間Ｔｓ内に
励磁電流が基準値を越えて立上るときは誘導ノイズによ
る影響が小さく、立上り時間Ｔｓ内に励磁電流が基準値
まで立上らないときは誘導ノイズによる影響が大きい。

【００８５】以下、信号処理タイミング制御回路１７
は、励磁電流が基準値を越えて立上ったと判定したと
き、長短各周期に対応する流量値信号に基づいて、直線
近似による外挿を行い、真の流量値Ｖを求めて出力回路
１８に送出する。

【００８６】また、励磁電流が基準値より立上ってない
と判定したとき、放物線近似による外挿を行い、同様に
真の流量値Ｖを出力回路１８に送出する。出力回路１８
は真の流量値Ｖを図示しない記録計等に出力する。

【００８７】上述したように第６の実施例によれば、信
号処理タイミング制御回路１７が、極性切換時における
励磁電流の立上りを判定して誘導ノイズによる影響を検
出し、且つこの誘導ノイズの影響に対応して外挿の方式
を変えて流量値Ｖを求めるようにしたので、第１の実施
例の効果に加え、誘導ノイズの影響に対応した正確な流
量測定を行うことができる。

【００８８】また、励磁電流のサンプリングは、起電力
増幅信号の検出後に行うため、新たにＡ／Ｄ変換器を必
要とせず、簡易な構成で実現させることができる。な
お、上記第２の実施例では、励磁周波数を３段階にした
場合を説明したが、これに限らず、励磁周波数を３段階
よりも多く設けた構成としても、本発明を同様に実施し
て同様の効果を得ることができる。

【００８９】また、上記第３の実施例では、演算式に一
次処理流量信号の平均値を代入して流量値信号を求める
場合について説明したが、これに限らず、演算式に個々
の一次流量値信号を代入して流量値信号を求める構成と
しても、本発明を同様に実施して同様の効果を得ること
ができる。

【００９０】さらに、上記第７の実施例では、所定の立
上り時間Ｔｓにおける励磁電流値によって誘導ノイズの
影響を検出し、該影響に基づいて外挿方式を選択する場
合について説明したが、これに限らず、所定の励磁電流
値となる立上り時間によって誘導ノイズの影響を検出
し、該影響に基づいて外挿方式を選択する構成として
も、本発明と同様の効果を得ることができる。なお、立
上り時間が長いとき、誘導ノイズの影響が多いことから
放物線近似による外挿を行い、立上り時間が短いとき、
誘導ノイズの影響が少ないことから直線近似による外挿
を行う。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で
種々変形して実施できる。

【００９１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、励
磁手段により、少なくとも２値の異なる励磁周期からな
る方形波電流を励磁コイルに供給し、この励磁手段の各
励磁周期に個別に対応して電極で起電力を生じたとき、
流量値演算手段により、当該各起電力に個別に対応する
流量信号に基づいて、励磁周期を無限大とするときの流
量値信号を外挿し、流量値出力手段により、流量値演算
手段により外挿された流量値信号を出力するので、流体
の静止を伴う零点調整を行わずに誘導ノイズによる測定
誤差を除去し、測定精度を向上できる電磁流量計を提供
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係る電磁流量計の詳細
を示す構成図。

【図２】同実施例における動作を示すタイムチャート。

【図３】同実施例における直線近似による外挿を説明す
るための図。

【図４】本発明の第２の実施例における励磁周期を３段
階としたときの各励磁周期と一次処理流量信号との関係
を示す図。

【図５】本発明の第４の実施例における電磁流量計をア
ナログ回路で実現した場合の詳細を示す構成図。

【図６】同実施例における動作を示すタイムチャート。

【図７】本発明の第５の実施例における放物線による外
挿を説明するための図。

【図８】本発明の第７の実施例における電磁流量計の詳
細を示す構成図。

【図９】同実施例における動作を示すタイムチャート。

【図１０】従来の電磁流量計の詳細を示す構成図。

【符号の説明】 １…測定管、２…励磁コイル、３…電極、４…検出器、
１１…制御機能付変換器、１２…励磁回路、１３…前置
増幅器、１４…サンプリングスイッチ、１５…コンデン
サ、１６…Ａ／Ｄ変換器、１７…信号処理タイミング制
御回路、１８…出力回路。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体が流れる測定管、この測定管の内壁
   に対向配置された複数の電極、及び前記測定管内に該管
   軸方向に磁束を与える励磁コイルを備えた電磁流量計に
   おいて、 少なくとも２値の異なる励磁周期からなる方形波電流を
   前記励磁コイルに供給する励磁手段と、 この励磁手段の各励磁周期に個別に対応して前記電極で
   起電力を生じたとき、当該各起電力に個別に対応する流
   量信号に基づいて、前記励磁周期を無限大とするときの
   流量値信号を外挿する流量値演算手段と、 この流量値演算手段により外挿された流量値信号を出力
   する流量値出力手段とを設けたことを特徴とする電磁流
   量計。
2. 【請求項２】 流体が流れる測定管、この測定管の内壁
   に対向配置された複数の電極、及び前記測定管内に該管
   軸方向に磁束を与える励磁コイルを備えた電磁流量計に
   おいて、 第１の周波数ｆH 及び第２の周波数ｆL を選択的にとる
   方形波電流を前記励磁コイルに供給する励磁手段と、 この励磁手段の第１の周波数ｆH に対応して前記電極を
   介して第１の流量信号ＳH が検出され、且つ、前記第２
   の周波数ｆL に対応して前記電極を介して第２の流量信
   号ＳL が検出されたとき、前記第１及び第２の流量信号
   ＳH ，ＳL に基づいて、下記式の計算結果Ｖを計算する
   流量値計算手段と、 この流量値計算手段により計算されたＶを流量値信号と
   して出力する流量値出力手段とを設けたことを特徴とす
   る電磁流量計。 Ｖ＝（ＳL ・ｆH −ＳH ・ｆL ）／（ｆH −ｆL ）
3. 【請求項３】 流体が流れる測定管、この測定管の内壁
   に対向配置された複数の電極、及び前記測定管内に該管
   軸方向に磁束を与える励磁コイルを備えた電磁流量計に
   おいて、 少なくとも２値の異なる励磁周期からなる方形波電流を
   前記励磁コイルに供給する励磁手段と、 この励磁手段の各励磁周期に個別に対応して前記電極で
   起電力を生じたとき、該各起電力に個別に対応して流量
   信号を作成する流量信号作成手段と、 前記電極で起電力を生じたとき、前記励磁コイルに供給
   される方形波電流に基づいて、所定の立上り時間におけ
   る前記励磁コイルの励磁電流を検出する励磁電流検出手
   段と、 この励磁電流検出手段により検出された励磁電流及び所
   定の基準値に基づいて、前記立上り時間における前記励
   磁電流が当該基準値に達したか否かを判定し、前記励磁
   電流が当該基準値に達した旨を判定したとき、前記流量
   信号作成手段により作成された各流量信号に基づいて前
   記励磁周期を無限大とするときの流量値信号を前記励磁
   周期の１次関数により外挿し、前記励磁電流が当該基準
   値に達しない旨を判定したとき、前記各流量信号に基づ
   いて前記流量値信号を前記励磁周期の２次関数により外
   挿する流量値選択演算手段と、 この流量値選択演算手段により外挿された流量値信号を
   出力する流量値出力手段とを設けたことを特徴とする電
   磁流量計。